夏季青藏高原对流激发重力波的大涡模拟研究
批准号:
42105087
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
桑文军
依托单位:
学科分类:
大气物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
桑文军
中文摘要
大气重力波是中高层大气最重要动力学过程之一,因波破碎造成的物质传输过程和能量的空间再分配,会对全球平流层-对流层交换(STE)和能量平衡产生重要影响。而青藏高原地区由于特殊的动力、热力效应,在调节全球气候变化方面扮演着重要的角色。本项目聚焦夏季青藏高原对流激发的重力波,结合台站观测资料、再分析资料和高分辨率大涡模式研究夏季青藏高原地区对流激发的重力波特征,重点分析青藏高原对流激发重力波的触发机制、传播特征和破碎特性,同时,探讨对流重力波触发和破碎条件下的高层大气环境特征。在此基础上,解析青藏高原对流激发的重力波活动影响STE的机理,为研究青藏高原重力波和STE过程提供参考依据。
英文摘要
Atmospheric gravity waves are one of the most important dynamical processes in the middle and upper atmosphere. The spatial redistribution of energy and a series of material transport processes due to wave broken have important implications for global stratosphere and troposphere exchange (STE) and energy balance. The Tibetan Plateau plays an important role in regulating global climate change due to its special dynamic and thermal effects. By using observation data, re-analysis data and high-resolution large eddy simulation, this project will study the characteristics of convectively generated gravity waves over the Tibetan Plateau in the summer and analyze triggering mechanism, propagation characteristics and broken characteristics of convectively generated gravity waves. At the same time, the characteristics of the upper atmosphere while convective gravity wave triggering and breaking are discussed. On these basis, we analyze the intensity and influence range of air turbulence induced in the UTLS region after the gravity wave broken over the Tibetan Plateau, and investigate the mechanism of the influence of the convectively generated gravity wave on STE. The research results of this project can provide some reference for studying the gravity waves and STE on the Tibetan Plateau.
项目利用新一代星载双频雷达降水卫星GPM探测数据对青藏高原地区深对流时空分布特征和微物理特征进行分析,结合高原地区独特的地理位置和地形特点,分析深对流雷达反射率、粒子半径、粒子浓度、风暴顶高和云水含量等特征变化,在此基础上探讨西南地区深对流的微物理特性。结合再分析数据集分析了青藏高原上对流层-下平流层(UTLS)区域水汽特征,探讨了青藏高原地区平流层水汽时空分布特征。其次,针对青藏高原三种不同对流层顶高度划分:冰点对流层顶、温度递减率对流层顶和最小位温变化率对流层顶,比较分析了三类对流层顶对应的风场,温度场,相对湿度时空分布特征的差异。最后,对深对流个例进行高分辨率大涡模拟研究,设计多组敏感性试验来研究当对流云发展到对流云顶时影响冰晶和水汽向上传输物理过程的因子,分别设计了改变对流热泡温度、对流热泡湿度和对流层顶温度的敏感性试验,探讨了这些因子对水汽和冰晶向上输送作用的影响,尤其是对在对流层顶附近的物理过程的影响,量化的给出了各因子对低平流层水汽的影响程度。
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